[发明专利]网络型生猪养殖环境控制系统与智能型环境因子控制方法

说明书

技术领域

本发明属于畜禽舍环境因子参数的信息管理、控制网络和智能控制领域，具体涉及一种基于多种网络互联的规模化生猪养殖环境控制系统装置与环境因子参数控制方法。

背景技术

在畜牧业生产中，封闭式畜禽舍已经被广泛应用于畜禽的工厂化养殖，封闭式畜禽舍能够创造一种适宜于动物生物学特性的生长发育环境和满足工厂化养殖经济效益的需要。其中，对舍内温湿度的监控是进行畜禽舍环境控制的主要方面。在饲养过程中需要经常检测和控制舍内的温湿度，保持畜禽舍有一个适宜的温湿度状况。因此，对猪舍环境温湿度状况进行实时监控，为商品猪生产过程提供适合的生长环境，缩短生长周期，实现高效节能的工厂化生产，具有较高的实用价值和应用前景。二十多年来，通过广大畜牧工程科技工作者的刻苦攻关，研究开发了一系列设施与设备，为进一步改善畜禽舍小气候环境奠定了基础。中国农业大学报道以8098单片机为核心，开发了以畜禽的日龄为基准的温度、湿度和光照度等多因子环境控制系统的硬件与软件技术，初步实现了畜禽舍环境的智能化控制。欧明等开发的自动温控器的原理是由测温仪的测温探头自动感应舍内气温把数据传给测温仪，测温仪接收到模拟信号后把该信号和预设值作比较。若舍内温度高于预定值，就会驱动接触器，带动风机和水泵工作，从而调节猪舍内部环境温度。在实际应用过程中要确保所设定的工作温度与实际生长中猪群对环境所要求的温度所相匹配，这就需要饲养人员根据经验根据不同猪群对温度的不同要求而设置不同的工作温度。戴欣平等利用机械通风、舍外喷雾和舍内喷雾等3种降温方式，并采用PLC控制技术实现在夏季进行分温度段开启相应设备，保持猪舍内合适的温湿度，该方法采用手动设置和基于经验的控制方法。田耘等开发了一种基于单片机AT89C52和DS18B20数字式温度传感器的哺乳仔猪舍温度、湿度自动控制系统，该系统能满足随仔猪出生天数增加而自动调低所控制温度的要求。这些没有实现规模化生猪养殖环境控制系统要求而且监控系统的信息传输方式没有考虑到猪场地域不同等养殖环境的检测与控制条件的实际状况，养殖环境的控制方法也比较简单，没有考虑控制参数的精度要求和经济效益的因素。生猪规模化养殖环境控制的总体趋势是综合运用智能控制技术、传感器技术、网络技术、现场总线技术和无线通信技术等综合集成，实现规模化生猪养殖环境的自动控制、监视、全过程的数字化记录和计算机智能优化决策，实现对猪舍环境因子参数的智能化管理和控制，推动了生猪优质、高效、低耗的工厂化生产的发展，这些综合集成技术在工厂化猪舍养殖环境控制的应用在国内外还一片空白。

发明内容

本发明在目前相关研究的基础上，针对生猪养殖环境信息多样性、环境因子之间的耦合性和地域分散性等特点和养殖环境的通信条件的限制等实际情况，设计并实现了一种基于无线传感器或者现场总线网络与GPRS网络或者以太网相结合最终与互联网联通，形成多种结构的信息传送与智能监控系统。该系统由数据采集和传输层、数据解析和存储层以及数据使用和共享层3部分组成，它们通过有线或无线方式通讯：

数据采集和传输层：包括监控现场中检测节点、控制节点、中继节点、多接口网关、现场监控端和GPS和GPRS模块以及GPRS网络和以太网，采用大量微型的无线传感器网络或者现场总线网络节点作为养殖环境信息采集与控制终端，实现对生猪养殖环境信息的分布式多点采集与智能控制；然后，通过中继节点完成生猪养殖环境信息的传送并最终将数据汇聚到系统多接口网关，在多接口网关通过GPRS模块与移动GPRS网络连接或者以太网接口与以太网将采集的数据实时地发送到数据解析和存储层的中心监控端，经过中心监控端上的数据采集模块解析后将有效数据存入数据库。

数据解析和存储层：包括中心监控端、数据库服务器，用于接收来自于数据采集和传输层的数据，经过中心监控端上的数据采集模块解析后将有效数据存入数据库服务器；实现整个系统信息的存储和解析以及查询和监视。在系统控制中心的中心监控端考虑到系统中大量的信息采集与控制节点分布在不同地域养殖场内，为了便于对节点的管理，将地理信息系统GIS应用于本系统中。该系统根据猪场所处的经纬度，实现桌面端和网络上节点相结合绘出猪舍环境参数分布情况的地图。